宇宙之大、粒子之微、火箭之速、画工之巧、地球质变、生物之谜。日用之繁、……无不可用数学表述. ------华罗庚
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世界万物是什么,我们并不知道。我们只是用自己的眼睛,鼻子、嘴、手,甚至心灵去感受它们,比如酸甜苦辣,比如给它们分类,固体、液体、气体。还给它们起名字,这是时间、那叫空间。用很抽象的概念去理解、表达和描绘世界。但概念并不等于存在,历史里的巨人们不断地修改定理、修改公式,为了让概念尽可能地符合现实里的存在。
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1.数,是量度事物的概念,表示事物间的大小关系。
2.变量,是变化的数,用来表达一连串的很多的数,而不是单指某一个数。用来描述会发生动态变化的事物。一般用字母x、y、z表示。
3.函数,描述变量之间的数值联系,也就是事物间的数学关系。一般用字母f表示,是function的缩写,f(x)表示关于x的函数。
4.函数极限,是函数某个区域内的趋近值、极限值。有时我们不能直接计算一个事物的值,可是我们可以去看看越来越接近它时的情形!
5.连续函数,从图形上看,是一条连续不间断的曲线。
6.微分,指微小的变化量。比如函数y=f(x)中dx是x的微小变化量,dy是dx对应的y的微小变化。
7.导数,是两个微小变量的比值=dy/dx,是函数的坡度。用一撇(')表示,如y=f(x)的导数表示为y'= f'(x)。简单说y'是y相对于x变化的快慢程度。从图形上看,是曲线的斜率。
8.积分,指的是变量y值的和,在图形上看,是函数曲线下方的面积。
9.不定积分,指的是积分区域不写明。定积分,求函数指定区域的积分。
10.不定积分是给定一个函数,求该函数的带有一个常数项的原函数的过程。所以不定积分的结果是一个函数。相比之下,定积分得到的结果是一个数值。
胡扯一个例子:
假设一台机器人,锂电池提供能源,通过左右两个直流电机提供动力。定义变量,电池总容量B,机器人体重M,电流I、电压U、电机速度V、 续航时间T、机器人体重M、机器人路程S、机器人位移Pos。
根据能量守恒定律列出函数,锂电池的输出功率Pb=UI 等于机器人的电机的消耗功率Pm,Pm和电机速度V以及它的负载,机器人体重正相关。Pm~MV, 即 UI ~ MV;
根据电池特性,最大电流Imax与电压U和电池输出电阻、温度有关。由此可求电流的极限值,其实该值厂家会在电池规格里提供。
根据函数关系,由锂电池的输出电压、输出电流,机器人体重,可以求出电机的速度V,及速度的极限值。
机器人行走的路程S,代表电池消耗的能量,是电机速度V的绝对值关于时间t的积分,
机器人在时间T以后的新位置相对于原点的位置变化,即位移Pos,是左右电机速度V关于时间t的积分,由此可做机器人的定位,
续航时间T,等于电池总容量B,减去路程S耗能,除以电池能量消耗速度Pb=UI;
由上可见,工程问题需先找到事物的数学抽象概念,即变量及其函数关系,然后对其做求解极限、积分、微分等步骤,即可获得很多我们所需的功能变量值。
参考网址:
http://www.shuxuele.com/calculus/index.html
https://blog.csdn.net/vincent_hbl/article/details/79113513
https://blog.csdn.net/groundhappy/article/details/65437673